作为一个乡下长大的土包子,今天带小朋友去成都科技馆做了一个简短的参观,小朋友玩的很开心,我也玩的很开心。
尤其数学与力学馆最吸引我,几个反直觉几何图形的展示,让人觉得不可思议。举几个例子:
- 一个小圆在大圆内滚动,小圆上某个点经过的轨迹,被称为内摆线。当小圆半径是大圆的一半时,内摆线是一条直线。
- 锥面和马鞍面是曲面,但是可以完全由直线构成。
- 定滑轮改变力的方向,动滑轮可以省力,轮轴和齿轮既可以改变力的方向又可以省力(这是初中物理了,我学的都还给老师了)
数学让我想起了一些数列与常数。首先是编程介绍里面常常用到的斐波那契数列。斐波那契数列相邻两项的比值会越来越趋近于黄金分割比例。
几何上的黄金分割比,线段总长度与长割线之比等于长割线与短割线之比。比值是(1+√5)/2
。正五角星一条边上被一个点分开的两条线段之比就是这个值。
自然常数e是自然增长的极限。举个例子,复利计算,假设利息计算周期无限短,本金涨一倍的时候,总收入就接近e。同理,细胞分裂后立即开始分裂,一个分裂成两个时,其实会得到2.73个。极坐标系里面e^θ是一条螺旋线,而螺旋线是自然界非常常见的曲线。
常数pi就更不用多说,有圆的地方就有pi。有弧度的地方就有pi。有周期性的地方就有弦函数,就有pi.
实际上,导数是用直线近似曲线而得到变化率。曲率是用圆弧近似曲线得到弯曲程度。圆的曲率是个常数,即1/R,导数不变时曲率与二阶导数正相关,但不相等。